烟气循环流化床石灰半干法脱硫 存在的问题与改造方案

烟气循环流化床石灰半干法脱硫存在的问题与改造方案刘振涛华能烟台发电有限公司山东烟台邮编：264002摘要：烟气循环流化床石灰半干法脱硫在我国属于新兴的环保项目，本文主要针对某厂#6炉烟气循环流化床石灰半干法脱硫自投运以来存在的问题进行了分析，并针对每个问题提出了可行性解决方案，其中部分方案已经得以实施，并取得一定成效。关键词：半干法脱硫存在问题解决方案1、脱硫系统概述某厂＃6炉150MW机组是上海锅炉厂生产的循环流化床锅炉，烟气脱硫除尘系统，采用循环流化床半干法脱硫装置，脱硫除尘岛布置在锅炉尾部的空气预热器出口至烟囱的区域范围，每台锅炉的烟气从空气预热器出来后，进入预除尘器（ESP1）预除尘，除去85%的飞灰，然后进入脱硫塔，在塔内进行脱硫反应，再进入脱硫除尘器（ESP2），除尘后由吸风机排入烟道通过烟囱排放到大气。脱硫工程除消石灰制备系统和压缩空气系统采用三台机组共用外，其它系统为一台机组一套配置，主要包括：烟气系统、预除尘系统、脱硫塔系统、脱硫电除尘器系统、脱硫工艺水系统、物料再循环系统等。脱硫塔是烟气脱硫系统的核心设备，其包括烟气进入口、雾化喷嘴安装口、回料口和仓顶排气接入口、顶部封盖、烟气径向出口、底部排灰斗等，从预除尘器出来的烟气经过脱硫塔排出，在脱硫塔中，增湿雾化水、吸收剂分别从文丘里装置扩散管上端喷入，从脱硫电除尘器返回的脱硫灰返回到中间文丘里管的收缩段出口部分。烟气与脱硫剂进行混合、反应，这种强烈的多相流保证烟气中的SO2与脱硫剂具有较好的反应、换热及传质性能。从而达到脱硫的目的。从预除尘器出来的烟气中未被捕集的烟尘、脱硫塔产生的脱硫副产物（脱硫灰）、未完全反应的吸收剂等被气流夹带从脱硫塔顶部排出，进入脱硫电除尘器，这些粉尘绝大部分被捕集落入到电除尘器的灰斗中。根据脱硫塔内压差的控制信号，一、二电场灰斗下的大部分脱硫灰通过空气斜槽返回脱硫塔参与进一步的化学反应，形成了物料的再循环，只有一小部分物料排出脱硫系统。由自卸式密封罐车运来的生石灰粉经罐车自带的输送装置输送到生石灰仓，生石灰仓仓底设有排放口，通过插板阀、旋转阀、给料螺旋输送机、称重螺旋输送机进入干式消化器进行生石灰粉的消化，生成干态消石灰，然后通过仓泵输送到消石灰仓。消石灰仓仓底设有排放口，消石灰通过仓泵输送至中继仓。中继仓底设置气力输送装置，消石灰以送粉鼓风机提供的压缩空气为动力，通过喷射装置喷入脱硫塔内参加脱硫反应。增湿系统以压缩空气为动力，通过双流体雾化喷枪使水细化成50~150μm的雾滴，喷入到反应塔中的烟气中去，使烟气温度降低、湿度增大，保证较好脱硫反应条件。所以增湿系统主要由水及压缩空气系统组成。主要设备有工艺水箱、工艺水泵、双流体雾化喷枪、雾化空压机等。2、脱硫系统存在问题2.1以往出现问题及解决办法2．1.1．#6机组返料斜槽堵塞多次。原因一是流化布磨损泄漏，灰进入气室，造成返料斜槽堵塞，更换流化布后正常；二是电动流量阀磨损，泄漏严重，流量无法控制，造成返料斜槽堵塞，更换修复电动流量阀后正常。2．1.2#6机组消化水泵腔室和螺杆磨损、发涩造成消化水泵启动超时，消化器无法正常运行。增加了一台消化水泵，修复以前的水泵互为备用。2．1.3脱硫塔积灰、塌灰多次，造成锅炉灭火机组停运。采取的措施一是运行加强脱硫塔出、入口压力和床压的监视，发现异常进行涮床；二是每次机组停运后进行脱硫塔清灰，启动后记录各负荷下的空床参数，以备异常时对比数据。2．1.4各料位DCS计指示不准。经过更换各厂家料位计后，安装就地测量装置。2．1.5工艺水泵烧电机。原工艺水泵与电机为直联方式，电机主轴弯曲，设备可靠性较差，现改为IS型泵，设备可靠性得到进提高。2.2目前存在问题由于煤质、烟气温度、烟气量及石灰品质比脱硫系统设计参数相比发生较大变化，导致脱硫系统存在以下主要问题：2.2.1消石灰输送系统出力不满足脱硫正常运行需要量。2.2.1.1从消化器出口到消石灰仓的仓泵以及从消石灰仓到中继仓的仓泵出力均不能满足脱硫正常运行需要量。2.2.1.2从中继仓到脱硫塔的消石灰输送能力不能满足脱硫正常运行需要量。2.2.2现有压缩空气系统出力不满足脱硫用气量。2.2.3脱硫塔喷嘴雾化效果不好，造成脱硫塔积灰塌灰，运行不稳定。2.2.4脱硫塔底部排灰困难。2.2.5脱硫系统对锅炉负荷适应性不强。2.2.6消化器除尘系统运行不稳定。针对以上问题，建议对#6机组脱硫的消石灰输送系统、压缩空气系统、增湿水系统、塔底灰处理系统进行改造、并增加烟气再循环，消化器除尘器更换为适合高粉尘高含湿量的布袋除尘器。3、问题分析及改造方案3.1脱硫塔积灰、塌灰比较严重脱硫塔积灰、塌灰情况比较严重，主要原因是由于喷嘴雾化情况不好引起的，#6机组脱硫塔经过流场模拟发现塔内流场紊乱，这也是引起脱硫塔积灰的一个原因。改造方案：3.1.1脱硫塔入口段增设导流板导流板采用16MnR材质，与脱硫塔连接方式为焊接连接。根据＃6机组增加导流板的情况，尽快进行塔内流场试验，确定并完善导流板增加方案。并根据导流板磨损情况适当考虑防磨处理。增加导流板后流场模拟见下图：由上图可以看出，脱硫塔内流场得到了很好的改善，从文丘里喷射出的烟气，水平动量得到了很好的抵消，并且阻力损失较小，流型在较大的高度内呈现环核流动状态，较好的体现了流化床的运行行为。3.1.2增湿水系统改造采用双流体雾化喷嘴，每台脱硫塔设两层喷嘴，安装标高不变，每塔设6个喷嘴，喷嘴额定流量为6m3/h，喷嘴采用欧洲PNR公司生产的双流体喷嘴；每个喷枪增设一个喷枪托架，托架迎风侧增设防磨层，喷枪增加简易防磨护套，定期检查更换。原工艺水泵符合要求可以利用原有，不符合要求必须更换。3.2脱硫塔底部缺少排灰装置，排灰困难改造方案：保留脱硫塔底插板门及电动锁气给料机，增设埋刮板输送机、斗式提升机、渣仓、双轴加湿搅拌机等设备。根据现场情况结合工艺要求，对于增设的埋刮板输送机、斗式提升机、电动锁气给料机、双轴加湿搅拌机，现场就近配控制箱。埋刮板输送机和斗式提升机，每套设置一个现场控制箱；电动锁气给料机和双轴加湿搅拌机，每套设置一个现场控制箱。电源拟就近取自电控楼内电气配电柜。电缆敷设尽量利用原电缆通道或电缆桥架。3.3脱硫系统对锅炉负荷适应性不强脱硫系统对锅炉负荷适应性不强，低负荷情况下，脱硫塔内喉口流速降低，脱硫塔内灰循环无法建立，影响脱硫系统运行。改造方案：增加一条净烟气再循环烟道，由引风机出口烟道引出，接入脱硫塔入口烟气联箱，净烟气再循环烟道设置调节型烟气挡板门，根据机组负荷情况调节风门开度。3.4石灰消化系统#6机组使用干式消化器消化制取消石灰粉，现消化器存在一些问题。石灰消化过程中，消化器顶端安装的布袋除尘器的滤袋经常发生损坏，需要对消化器进行一些改造。3.4.1消化器经常性堵塞石灰消化过程中，由于产生大量的蒸汽和粉尘，消化器顶端安装的布袋除尘器在运行过程中大量的粉尘凝结在内部。运行一段时间之后，布袋除尘器内累积灰量达到一定程度时，积灰突然垮塌，堵住消化器，消化器从而无法继续运行，需要进行清灰处理。布袋除尘器反吹系统运行正常，但是反吹过程不能清理下布袋上粘附的石灰。改造方案：此问题经过我方咨询消化器厂家，得到的答复：主要问题在消化器布袋除尘器的滤袋材质不符合要求，不能适应这种高粉尘高含湿量的环境，在此种环境中会因为灰浓度高、湿度大，而造成糊袋。因此建议改变现有布袋除尘器的滤袋的材质，并准备两套滤袋。其中一套滤袋使用一段时间后，更换另外一套滤袋。替换下来的滤袋进行清洗和晾干后备用。如此交替进行，可以在一定程度上避免因为布袋除尘器积灰后塌灰而堵住消化器。3.4.2消化器出力不够消化器设计消化能力为10t/h(合同为16t/h)，但目前实际的消化能力仅能达到4~5t/h，且由于前述原因，经常停机检修。且根据最新煤质的计算结果，三台机组同时满负荷运行需要消石灰量为18.5t/h。改造方案：我们根据此问题咨询消化器厂家，主要问题可能是一方面布袋除尘器运行阻力不符合要求，造成消化器不进料。另一方面，可能是由于现场使用的生石灰品质不符合该消化器的设计要求。建议落实消化器对生石灰品质的要求。另外一个原因可能与后续的消石灰输送系统的出力不足有关。消化器制造出的消石灰不能被及时的排出，消化器不能正常工作。根据计算，现有的消化器即使能够达到10t/h的消化出力，也不能满足现有脱硫系统的满负荷运行。需要新上一套消化系统。3.5消石灰输送系统3.5.1从消化器出口到消石灰仓的仓泵以及从消石灰仓到中继仓的仓泵出力均不够。改造方案：仓泵输送消石灰能力不够，可以从两方面来解决，一方面，由于输送系统使用一段时间后输送能力下降，可能是因为输送系统长期使用，输送系统的管道或者设备内壁积灰，造成出力下降，需要对设备进行清理检修。另一方面，由于发电机组燃煤量、燃煤煤质或者运行参数的变化造成烟气参数的变化，原输送设计能力不能满足现在的运行条件要求。可以采取增加一套气力输送装置。需要变动的设备根据所采取的方案确定。其中增大单台仓泵的输送能力最经济。3.5.2从中继仓到脱硫塔的消石灰输送能力不够。由于含硫量和烟气量有变化，现在的中继仓到脱硫塔的原输送能力不能满足脱硫需要。改造方案：从中继仓到脱硫塔的输送采用稀相输送，根据我方重新核算，计算基础参数参见下表，现在的消石灰用量为6.2t/h，稀相输送应保证50%以上的输送裕量，因此设计能力应能达到9.3t/h。需要更换型号大的风机和管道。计算基础参数名称符号单位数值收到基碳份Car%49.4收到基氢份Har%3.38收到基氧份Oar%4.59收到基氮份Nar%2.00收到基硫份Sar%2.00收到基灰份Aar%29.9全水分Mtar%12.05低位发热量Qnet,arKj/kg188703.6压缩空气系统#5、#6、#7机组脱硫压缩空气系统原有2台20m3/min输送空压机（三台机组共用）和2台24m3/min雾化空压机（三台机组共用）。三台机组脱硫系统的双流体雾化喷嘴改造后耗气量在56m3/min左右，原有压缩空气系统不能满足脱硫用气量。改造方案：增加3台24m3/min空压机，与原有2台空压机一起采用三运二备运行模式。5#、6#、7#机组脱硫单独设立压缩空气站，七台空压机集中布置（新增的3台和原有的4台），包含管路改造，压缩空气站布置于7#机组南侧。原4台空压机及3台冷干机需移至压缩空气站，需要敷设新的电缆。3.7电气部分改造方案：埋刮板输送机等新增设备设置就地控制箱，根据现场情况就近设备布置。电源从脱硫电控楼引接，室外控制箱防护等级不低于IP54。空压机改造所需回路，需增加两面开关柜，开关柜放置在电厂电控楼低压配电室。3.8仪控部分改造方案：工作范围为塔底灰系统改造等配套的仪控系统改造。负责本工程脱硫岛改造工作范围内仪控系统的系统设计、设备及材料供货及安装、调试及试运行等。4.改造后性能预计效果分项工程结束后，应进行调试，所有改造工程结束后，应对其进行168h连续运行验收测试，并提供调试及验收报告。本工程结束后，应达到改造前系统脱硫效率和除尘效率，并能保证改造后各系统能达到如下预期性能保证：4.1脱硫系统不妨碍锅炉燃烧的正常运行。4.2改造后脱硫系统能承受锅炉负荷处于40％－100%之间时，不低于±5％/min负荷波动下能正常运行。4.3消石灰输送系统改造后能够满足如下保证值：4.3.1从消石灰仓到中继仓的仓泵出力均能满足脱硫正常运行需要量。4.3.2从中继仓到脱硫塔的消石灰输送能力能满足脱硫正常运行需要量。4.4压空系统改造后能满足如下保证值：满足脱硫系统和消石灰输送系统压缩空气用量。4.5増湿水系统改造后能满足如下保证值：4.5.1改造后脱硫系统能够适应机组负荷变化，并在考虑锅炉排烟温度升高的情况下留有裕量。4.5.2改造后脱硫塔内增湿降温稳定性增加，避免因喷嘴雾化不好造成积灰、塌灰现象，影响系统稳定。4.6塔底灰系统改造后能满足如下性能保证值：塔底灰改造后能够将脱硫塔底部的落灰及时排出，保证机组的安全运行。4.7增加再循环烟道后能满足如下性能保证值